挖掘机冷却系统加注除气困难分析与排除

张 超，徐 威，董永平ZHANG Chao, XU Wei, DONG Yong-ping（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221000）

故障&事故 Fault & Accident

挖掘机冷却系统加注除气困难分析与排除

张 超，徐 威，董永平
ZHANG Chao, XU Wei, DONG Yong-ping
（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221000）

[摘 要]以大型液压挖掘机发动机冷却系统加注除气困难为切入点，分析原因，并对理论分析进行实测，找到了解决此类问题的方法，并排除故障。

[关键词]挖掘机；冷却系统；除气困难

冷却系统是大型液压挖掘机必不可少的组成部分，设计冷却系统时必须按照相关要求，按照一定的方法，规定的时间内有效地去除系统中滞留的空气。当冷却液缺失或者更换时，需要及时补充。冷却系统中滞留的空气会对添加的冷却液产生阻力，致使加注量不足。此时，冷却液温度升高，发动机热平衡被打破，其零部件遭到损坏。所以，冷却系统的加注和除气是十分必要的。本文以大型液压挖掘机发动机冷却系统加注除气困难为切入点，分析原因，并对理论分析进行实测，找到了解决此类问题的方法，并排除故障。

某大型液压挖掘机样机下线后，冷却液加注时，发现困难异常。现象具体表现为：按照相关标准在17L/min流量下加注，冷却液很快充满加注管口，经测算，此时一次性加注率不超过冷却系统总容积的35%，低于发动机需求的90%。此后启动发动机，在水泵运转下冷却液流入整个冷却系统，停机后一段时间后，继续加注冷却液。如此反复，直至按要求完成加注，时间为1h，高于发动机需求的25min。经过分析，判断加注过程中冷却液遇到了很大的阻力，这种阻力来自于冷却系统中的空气。因此，冷却系统如何除气，成为解决加注困难的一个重要因素。

如图1所示,冷却系统由膨胀罐、副水箱、压力盖、上水室、散热器芯子及连接胶管和卡箍等构成。因为接头或管路的泄露都将导致冷却系统回路无法正常工作，按着由简入深的原则，检查各连接处的卡箍及胶管有无松动漏气，发现并无异常。

图1 原始冷却系统

接下来按照冷却系统原理排查结构。此冷却系统属于整体式正压除气式冷却系统。经过排查，此冷却系统存在以下问题。

1）如图2所示，此冷却系统的副水箱无膨胀空间。副水箱的主要功能是促使空气从经由透气孔进入副水箱实现水气分离, 进而空气达到一定压力，从压力盖处排出空气。副水箱通常具备提供冷却液膨胀空间、提供冷却液储备容积以及维持水泵进口处足够冷却液压力的功能。如图3所示冷却液由冷态变为热态时所需要的空间视为膨胀空间。冷却系统设计必须保证在“冷态满”液位以上有最小为冷却系统总容积6%～12%的膨胀空间。经计算，该发动机冷却系统的总容积为80L，膨胀空间的容积不小于80×6%=4.8L。更改后的结构如图4所示，副水箱中增加加注颈用以提供足够的膨胀空间，按照需求并结合实际空间布置将膨胀空间的容积定为5L。加注颈上开有Ø3mm的除气孔，保证快速加注同时防止造成过量加注。

图2 原始副水箱剖面图

图3 更改后副水箱

2）如图2所示，该冷却系统副水箱上冷却液液位报警器的位置需要改进。冷却液液位传感器必须安装在“冷态满”与最大抗进气液位之间。加注时，冷却液是由加注口进入副水箱，并从注水口流入发动机水泵入口。加注完成后或者使用过程中，冷却液的最低液位不得低于注水管口的上面约总容积的6%处，防止空气从注水口进入冷却系统。更改前，冷却液液位传感器的位置几乎与注水管口是齐平的，改进后如图3所示。

3）去除如图1所示中的膨胀罐，排除系统漏气、压力盖无法正常开启等隐患。

4）注水口的内径不符合发动机对冷却系统的需求。对照需求，在发动机冷却液的流量小于757L/min时，注水口的内径应为19～25mm，而原始副水箱的注水口内径为18mm。因此，结合经验将副水箱注水口内径更改为22mm，如图3所示。

5）冷却系统的发动机冷却液出口位置高于散热器冷却液入口，导致冷却液的流向是从上而下，系统内产生大量气泡，不便于除气。因此需将散热器的芯体和上水室的位置加高，使散热器冷却液入口的位置高于发动机冷却液出口的位置，让冷却液的流向自下而上，减少气泡产生，并使空气顺利地经透气孔进入副水箱，如图4所示。

图4 更改后的冷却系统

上述问题整改完毕后，再次装机测试。在17 L/min的冷却液加注流量下进行一次性加注冷却液，首次加满率达到了冷却系统总容积的92%，且加注时间大约为4分45秒，满足发动机对冷却系统的需求。

综上所述，冷却系统的加注除气对于发动机是十分必要的，冷却液加注除气困难会增加发动机的维护保养时间，减少发动机的寿命。除此之外，冷却系统中存在空气会降低冷却系统的散热能力，对液压挖掘机的整机性能和可靠性影响很大。

（编辑 吴学松）

［中图分类号］TU621

［文献标识码］B

［文章编号］1001-1366(2015)04-0087-02

［收稿日期］2015-01-21

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